La pile à combustible

L'hydrogène et l'oxygène brûlent facilement ensemble, produisant de l'eau et une très grande quantité d'énergie thermique. Dans une centrale électrique, cette énergie thermique peut être utilisée pour fabriquer de l'électricité : les deux gaz entrent en combustion dans un brûleur, la chaleur ainsi dégagée fait bouillir de l'eau, la vapeur d'eau fait tourner une turbine, la turbine fait tourner une génératrice et la génératrice produit de l'électricité. Cela fait un grand nombre d'intermédiaires entre les deux gaz et l'électricité : le brûleur, l'eau, la turbine et la génératrice. Il existe un moyen chimique pour produire directement de l'électricité à partir d'hydrogène et d'oxygène, sans intermédiaires : la pile à combustible.

Expérience

L'hydrogène

Imaginez un bac rempli d'eau. De l'hydroxyde de potassium, KOH, est dissout dans l'eau.
Comme tout sel dissout dans de l'eau, le KOH est ionisé en K+ et OH-.
Dans le fond du bac, on place une pomme de douche, par laquelle on envoie de petites bulles d'hydrogène, H2.
Du fait de la présence d'un catalyseur, l'hydrogène et les ions OH- ont tendance à réagir ensemble, pour former des molécules d'eau, H2O :
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H2 + 2 OH- 2 H2O + 2 e-
(Tout comme l'hydrogène peut brûler avec l'oxygène, O2, il peut "se contenter" de brûler avec des OH-.)
Le problème, c'est que dès qu'un atome d'hydrogène se lie à un OH-, l'électron en trop du OH- se retrouve isolé. Alors, de force, cet électron se réintroduit dans une molécule d'H2O, reprend son orbite, casse la molécule, et chasse un H :
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2 H2O + 2 e- H2 + 2 OH-
Résultat : On revient au point de départ. Tout se passe comme si les H2 ne réagissaient pas avec les OH-. Solution :
On va plonger un fil